कम्प्यूटिंग
जैविक सुगंध चिप्स: क्या आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस और ई-नाक अगली कोयला खदान में कैनरी हैं?
कृत्रिम सुगंध की कठिनाइयाँ
जबकि मशीन दृष्टि ने पिछले कुछ वर्षों में बहुत प्रगति की है, अन्य कृत्रिम इंद्रियाँ पीछे रह गई हैं। उनमें से एक सुगंध या ‘गंध’ की इंद्री है।
यह इसलिए है क्योंकि हम लंबे समय से जानते हैं कि प्रकाश के प्रति एक सटीक इलेक्ट्रिक संकेत कैसे प्राप्त किया जाए, जिसका उपयोग पहले डिजिटल कैमरे से लेकर बड़े पैमाने पर किया जा रहा है। इसके विपरीत, गंध मूल रूप से अस्थिर रासायनिक पदार्थों का पता लगाना है।
यह कई कारणों से अधिक कठिन है:
- सुगंधित रसायन अक्सर “शुद्ध” नहीं होते हैं। वे जटिल मिश्रणों में मौजूद होते हैं जो उनका पता लगाने को जटिल बना सकते हैं।
- मानव या जानवर की सुगंध की इंद्री के बराबर पता लगाने के लिए आवश्यक संवेदनशीलता का स्तर बहुत कम है, जो आमतौर पर पीपीएम श्रेणी (प्रति मिलियन, या 0.0001%) में सांद्रता का पता लगाता है।
- मिनिएचराइजेशन अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है, जिसमें उन्नत चिप्स और कम शक्ति की खपत की आवश्यकता होती है।
- किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया पर आधारित पता लगाने के लिए सेंसर में उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरक या रसायनों को नियमित रूप से बदलने की आवश्यकता होगी।
इन सभी कारणों से, अधिकांश रासायनिक/सुगंध संबंधी डिजिटल पता लगाने का वर्तमान में कुछ रासायनिक यौगिकों तक सीमित है। और आमतौर पर केवल उन उद्योगों में उपयोग किया जाता है जहां खतरनाक रसायनों का पता लगाने की आवश्यकता होती है, जैसे कि दुर्घटनाओं या रिसाव से, जैसे कार्बन मोनоксाइड, ओजोन, क्लोरीन, आदि।
यह हांगकांग विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (HKUST) के प्रो फैन झियोंग की टीम के शोधकर्ताओं द्वारा जैविक सुगंध चिप्स के विकास के कारण बदल सकता है।
स्रोत: HKUST
जैविक सुगंध चिप्स
सुगंध कैसे काम करती है?
जानवरों और मनुष्यों में सुगंध की इंद्री का काम जटिल रासायनिक पदार्थों का पता लगाने में सक्षम “रासायनिक डिटेक्टर” के एक सरणी के माध्यम से होता है।
ऐसे सुगंध रिसेप्टर्स के लिए जीन की संख्या प्रजाति और इसके लिए सुगंध की इंद्री के महत्व के आधार पर 300 से 1,200 तक भिन्न हो सकती है।
इसलिए, प्रत्येक संभावित रासायनिक अणु के लिए एक रिसेप्टर होने के बजाय, प्रत्येक यौगिक का एक अनोखा “निशान” होगा जब यह प्रत्येक रिसेप्टर को थोड़ा अलग तरीके से सक्रिय करता है। फिर सुगंध ग्रंथियाँ इस जटिल संकेत को एक तंत्रिका संकेत में इकट्ठा करती हैं और इसे मस्तिष्क के एक हिस्से द्वारा व्याख्या की जाती है जिसे सुगंध जटिल कहा जाता है।
सुगंध चिप्स का निर्माण
HKUST के शोधकर्ताओं ने इस प्रणाली को दोहराने का एक तरीका बनाया है, जो प्रत्येक संभावित रासायनिक यौगिक के लिए एक मिनिएचर रिसेप्टर बनाने के प्रतिबंधों को दरकिनार करता है।
उन्होंने एक नैनोपोरस सब्सट्रेट पर नैनोट्यूब सेंसर सरणी इकट्ठा की, जिसमें प्रति चिप 10,000 से अधिक व्यक्तिगत रूप से संबोधित गैस सेंसर हैं।
यह डेटा तब एक तंत्रिका नेटवर्क अल्गोरिदम द्वारा संसाधित किया जाता है ताकि इसे एक विशिष्ट रासायनिक डिजिटल सुगंध की “धारणा” में अनुवाद किया जा सके।
स्रोत: HKUST
सुगंध चिप्स की संभावनाएं
इस डिजाइन से सुगंध चिप्स को एक ही समय में एक दर्जन से अधिक रसायनों की उपस्थिति और सांद्रता का पता लगाने की क्षमता मिलती है।
एक प्रदर्शन के रूप में, टीम ने एक जैविक सुगंध चिप बनाई जिसने विभिन्न गैसों के लिए असाधारण संवेदनशीलता का प्रदर्शन किया, और मिश्रित गैसों और 24 विभिन्न सुगंधों के लिए उत्कृष्ट विभेदन किया।
उन्होंने तब एक रोबोट कुत्ते पर सुगंध चिप और दृष्टि सेंसर को एक साथ एकीकृत किया, जिससे एक संयुक्त सुगंध और दृश्य प्रणाली बनाई गई जो अंधे बक्से में वस्तुओं की सटीक पहचान कर सकती है, लगभग एक “वास्तविक कुत्ते” की तरह।
स्रोत: HKUST
सुगंध चिप्स अनुप्रयोग
सुरक्षा
सुगंध चिप्स का सबसे तात्कालिक अनुप्रयोग वहीं है जहां अधिकांश रासायनिक डिटेक्टर वर्तमान में उपयोग किए जाते हैं: सुरक्षा अनुप्रयोग। इसमें फैक्ट्रियां, जल उपचार स्टेशन, पेट्रोकेमिकल उद्योग, पाइप रिसाव का पता लगाना, और पर्यावरण निगरानी (वायु प्रदूषण, आदि) शामिल हैं।
इन नए प्रकार के डिटेक्टर अधिक रसायनों का पता लगा सकते हैं जो एक ही समय में पिछली प्रौद्योगिकियों की तुलना में अधिक डेटा स्ट्रीम और सुरक्षा का बेहतर मूल्यांकन प्रदान कर सकते हैं।
रक्षा और सुरक्षा
रोबोडोग प्रोटोटाइप द्वारा प्रदर्शित होने के रूप में, ऐसी एक पता लगाने वाली प्रणाली का उपयोग अदृश्य खतरों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। ड्रग तस्करी से लेकर विस्फोटकों का पता लगाने तक, हर गतिविधि जहां स्निफर कुत्तों का उपयोग किया जाता है, को जैविक सुगंध चिप्स, कृत्रिम बुद्धिमत्ता और स्वायत्त रोबोटिक्स के संयोजन के माध्यम से प्रणालीबद्ध किया जा सकता है।
बचाव और खोज भी सुगंध चिप्स से लाभान्वित हो सकती है ताकि प्राकृतिक आपदा के बाद नष्ट हुए भवनों के नीचे जीवित लोगों का पता लगाया जा सके।
भोजन और कृषि
एक कारण है कि अधिकांश जानवरों में सुगंध की इंद्री विकसित होती है ताकि वे यह पता लगा सकें कि कोई भोजन खाने योग्य है या सड़ा हुआ है। हम कल्पना कर सकते हैं कि बहुत संवेदनशील सुगंध चिप्स जो खाद्य उत्पादों में विशेषज्ञ हैं, वे खाद्य उद्योग के लिए बहुत उपयोगी हो सकते हैं।
इसी तरह, कृषि ड्रोन भी फलों के पकने, फसलों में फंगल रोगों की उपस्थिति, कीट फेरोमोन्स, आदि की सुगंध का पता लगाने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।
कैंसर और रोग का पता लगाना
यह एक लंबे समय से ज्ञात तथ्य है कि कुछ बीमारियों से विशिष्ट सुगंधें निकलती हैं। कैंसर का पता लगाने में सक्षम बिल्लियों या कुत्तों के बारे में कथात्मक डेटा अब केवल शहरी मिथकों से अधिक साबित हो गए हैं और कृत्रिम सेंसरों के माध्यम से सिद्ध हुए हैं।
विशेष रूप से, कई कैंसर का पता अब इन विधियों से लगाया जा रहा है, 95% सटीकता के साथ “इलेक्ट्रॉनिक नाक” का उपयोग करके।
परिणाम सुझाव देते हैं कि पेन-विकसित उपकरण – जो रक्त प्लाज्मा नमूनों में कोशिकाओं से निकलने वाले अस्थिर कार्बनिक यौगिकों (वीओसी) के मिश्रण को समझने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता और मशीन लर्निंग का उपयोग करता है – कठिनाई से पता लगाने वाले कैंसर के लिए एक गैर-इनवेसिव दृष्टिकोण के रूप में कार्य कर सकता है, जैसे कि अग्न्याशय और अंडाशय।
हम देखते हैं कि ब्रेनचिप जैसी कंपनियां डिजिटल सुगंध पता लगाने का उपयोग रक्त के नमूनों में बैक्टीरिया का पता लगाने के लिए कर रही हैं।
यह संभव है कि जैसे ही सुगंध चिप्स अधिक संवेदनशील होंगी और एक ही समय में दर्जनों या सैकड़ों यौगिकों का पता लगा सकेंगी, वैसे ही इन खोजों का उपयोग निदान के लिए किया जा सकेगा, न केवल कैंसर के लिए बल्कि कई अन्य बीमारियों के लिए, विशेष रूप से चयापचय संबंधी बीमारियों के लिए।
वर्तमान संस्करण के विपरीत, यह शायद केवल त्वचा या सांस की सुगंध से ही ऐसा कर सकता है, न कि रक्त के नमूने की आवश्यकता होगी।
स्मार्टफोन और इलेक्ट्रॉनिक
एक शुद्ध सिलिकॉन-आधारित प्रणाली के रूप में, सुगंध चिप्स को हमारे सर्वव्यापी छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे स्मार्टफोन में एकीकृत किया जा सकता है।
यह खतरों जैसे कार्बन मोनоксाइड, धुआं, या गैस रिसाव का पता लगाने के लिए उपयोगी हो सकता है, या भोजन की सुरक्षा का आकलन कर सकता है।
हम अधिक महत्वहीन लेकिन फिर भी संभावित रूप से उपयोगी और लोकप्रिय अनुप्रयोगों की कल्पना कर सकते हैं, जैसे कि खाना पकाने में मदद करना, मसालों को पहचानना, आदि।
लंबे समय में, यदि यह एक “सुगंध जनरेटर” के साथ जोड़ा जाए, तो यह फोन के बीच सुगंधों को डिजिटल रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति भी दे सकता है।
नई इंद्रियों को प्राप्त करना
एक और दूर की भविष्य की लेकिन असंभव अनुप्रयोग यह होगा कि ऐसी सुगंध चिप्स की क्षमता को मानव शरीर में एकीकृत किया जाए।
विशेष रूप से, एलोन मस्क के न्यूरालिंक जैसे मानव-मशीन इंटरफेस की तेजी से प्रगति को देखते हुए।
हम आसानी से कल्पना कर सकते हैं कि ऐसा सेंसर हमारे शरीर में एकीकृत किया जा सकता है और हमें हानिकारक रसायनों के बारे में चेतावनी दे सकता है जो जैविक रूप से संभव से नीचे हैं। या जो रसायन हम प्राकृतिक रूप से पता नहीं लगा सकते हैं।
“भविष्य में, उपयुक्त जैव-संगत सामग्री के विकास के साथ, हम आशा करते हैं कि जैविक सुगंध चिप को मानव शरीर पर भी रखा जा सकता है ताकि हम उन सुगंधों को सूंघ सकें जो सामान्य रूप से सूंघी नहीं जा सकती हैं।
यह हमारी सांस और त्वचा द्वारा उत्सर्जित अस्थिर कार्बनिक अणुओं में असामान्यताओं की निगरानी भी कर सकता है, और संभावित बीमारियों के बारे में चेतावनी दे सकता है, जैविक इंजीनियरिंग की संभावना को और आगे बढ़ाता है,”
प्रो फैन झियोंग
सुगंध चिप्स कंपनियां
सुगंध चिप्स की संभावना शायद पहले वर्षों में “गंभीर” अनुप्रयोगों तक सीमित होगी, जिनमें स्पष्ट उपयोग के मामले होंगे, बीमारी के निदान से लेकर खतरे का पता लगाने तक। इसलिए, ये अनुप्रयोग सबसे अधिक संभावना है जहां हम उन कंपनियों को पा सकते हैं जो इस नवाचार से लाभान्वित हो सकती हैं।
(इस सूची में सुगंध चिप्स और सेंसर में मजबूत संभावना वाली चिप कंपनियां शामिल नहीं हैं, लेकिन जिनकी राजस्व का सबसे बड़ा हिस्सा “क्लासिकल” कंप्यूटिंग चिप्स से ही चलेगा, जैसे कि इंटेल का न्यूरोमॉर्फिक चिप या आईबीएम का सिनैप्स – स्केलेबल ऊर्जा-कुशल न्यूरोसिनैप्टिक कंप्यूटिंग चिप।)
1. ब्रेनचिप होल्डिंग्स (BRN.AX)
यह कृत्रिम बुद्धिमत्ता कंपनी न्यूरल नेटवर्क लेयर इंजन (एनपीई) के माध्यम से मानव मस्तिष्क की नकल करने वाले चिप्स बनाने में माहिर है।
यह दावा करता है कि यह न्यूरोमॉर्फिक प्रौद्योगिकी को व्यावसायिक बनाने वाला पहला है। यह खुद को आईबीएम और इंटेल जैसे प्रमुख प्रतियोगियों के चिप्स की तुलना में आगे देखता है, जो चिप पर सीखने, मानक एमएल वर्कफ्लो और चिप पर कन्वोल्यूशन के कारण है।
यह दृष्टि, ऑडियो, सुगंध, और स्मार्ट ट्रांसड्यूसर अनुप्रयोगों पर केंद्रित है।
स्रोत: ब्रेनचिप
यह कंपनी सुगंध चिप्स में प्रगति से लाभान्वित होने के लिए एक बहुत अच्छा उम्मीदवार है। यह सीधे एचकेयूएसटी की खोज को लाइसेंस दे सकता है, इसे दोहराने का प्रयास कर सकता है, या अपने चिप्स को नैनोट्यूब सेंसर सरणी डेटा की व्याख्या के लिए आवश्यक हार्डवेयर का एक प्रमुख हिस्सा बना सकता है।
कंपनी अपने उत्पादों के लिए एक बड़ा बाजार देखती है, जिसमें मशीन दृष्टि और सुगंध क्षमताएं शामिल हैं।
स्रोत: ब्रेनचिप
ब्रेनचिप के पास एक उच्च-मार्जिन आईपी व्यवसाय मॉडल है, जहां यह अपनी प्रौद्योगिकी के लिए एक अग्रिम शुल्क और रॉयल्टी प्रवाह के लिए लाइसेंस देता है, और फिर अंतिम उत्पाद बनाने के लिए सिस्टम इंटीग्रेटर्स के साथ साझेदारी करता है।
2. हनीवेल
(HON )
हनीवेल एक डिटेक्शन और सेंसर में नेता है, जिसमें भवन स्वचालन, एयरोस्पेस, और सुरक्षा (इसकी कई एयरोस्पेस और भवन गतिविधियां सेंसर प्रौद्योगिकियों से जुड़ी हुई हैं) जैसे उद्योगों में एक मजबूत या प्रमुख उपस्थिति है।
एक मान्यता प्राप्त नेता के रूप में सेंसर और निगरानी में, यह जैविक सुगंध चिप्स के दायरे को अपने वर्तमान सीमित (लेकिन पहले से ही लाभदायक) राज्य से एक सर्वव्यापी उपकरण में विस्तारित करने के लिए एक प्रमुख स्थिति में हो सकता है।
स्रोत: हनीवेल
हनीवेल अन्य प्रौद्योगिकी नवाचारों में, विशेष रूप से क्वांटिनियम में 54% की हिस्सेदारी के माध्यम से क्वांटम कंप्यूटिंग में आगे है।
यह द्रव धातु मुद्रण में भी सक्रिय है, जिस पर हमने “द्रव धातु मुद्रण विनिर्माण और डिजाइन के परिदृश्य में एक उत्पादक बल बन सकता है” में चर्चा की।
हनीवेल सेंसर और स्वचालन क्षेत्र में एक बड़ी कंपनी है, जिसमें कई नवाचारी प्रौद्योगिकियों में महत्वाकांक्षी लक्ष्य हैं।
इसलिए, भले ही जैविक सुगंध चिप्स अल्पावधि में एक प्रतियोगी हो सकती है, यह संभव है कि यह सुगंध सेंसर बाजार की वृद्धि से लाभान्वित होगा, या तो अपने स्वयं के अनुसंधान के माध्यम से या छोटी कंपनियों के अधिग्रहण के माध्यम से।
